(57)【要約】  筐体と筐体に内包されたファンと、ファンに隣接して背面設けた気流を導くケーシングとファンに隣接して前面設けた循環渦を定在化するスタビライザとで構成され、気流流入口幅Ａとファン直径Ｄで表すδ＝Ａ／Ｄが２以下であるとき、ファン翼の吸込気流の効率的な流入に影響を与える外周羽根流入角β=δ×γラジアンを０．４≧γ≧０．３の範囲とし、吸込口の狭小な場合でも騒音の発生を抑えると共に送風性能を高めることができるような送風機を備えた空気調和機を提供する。
2011024215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口及び排気口を有する筐体と、該筐体内に配置されたクロスフローファンと、該クロスフローファンに対し背面側に設けられ、上記排気口の一部を構成するケーシングと、上記クロスフローファンに対し前面側に設けられ、上記ケーシングと対向し、上記排気口の一部を構成するスタビライザとを備えた送風機において、上記吸気口の上記クロスフローファンの回転軸と略直角をなす方向の最大吸気幅をＡ、上記クロスフローファンの直径をＤとしたときに、外周羽根流入角βが、β＝（Ａ／Ｄ）×γ（ラジアン）、ただしＡ／Ｄ≦２、かつ、０．４≧γ≧０．３で規定される関係を有することを特徴とする送風機。
【請求項２】
吸気口及び排気口を有する筐体と、該筐体内に配置されたクロスフローファンと、該クロスフローファンに対し背面側に設けられ、上記排気口の一部を構成するケーシングと、上記クロスフローファンに対し前面側に設けられ、上記ケーシングと対向し、上記排気口の一部を構成するスタビライザとを備えた送風機において、上記ケーシングの拡大風路がなす曲線と上記クロスフローファンの回転中心から上記ケーシングの拡大風路の開始部とを結ぶ長さｒ０の線分と上記クロスフローファンの回転中心の中心角が上記線分から９０度となる直線とで囲まれた面積である拡大風路面積を、半径をｒ０とし、中心角９０度となる扇型の面積で割った比である拡大面積比が１．４１６≧τ≧１．４６６で規定される関係を有することを特徴とする送風機。
【請求項３】
吸気口及び排気口を有する筐体と、該筐体内に配置されたクロスフローファンと、該クロスフローファンに対し背面側に設けられ、上記排気口の一部を構成するケーシングと、上記クロスフローファンに対し前面側に設けられ、上記ケーシングと対向し、上記排気口の一部を構成するスタビライザとを備えた送風機において、上記吸気口の上記クロスフローファンの回転軸と略直角をなす方向の最大吸気幅をＡ、上記クロスフローファンの直径をＤとしたときに、外周羽根流入角βが、β＝（Ａ／Ｄ）×γ（ラジアン）、ただしＡ／Ｄ≦２、かつ、０．４≧γ≧０．３で規定される関係を有することを特徴とする前記請求項２記載の送風機。
【請求項４】
前記請求項１乃至前記請求項３のいずれか一つに記載の送風機を備えたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風機及び該送風機を具備した空気調和機に関し、詳しくは筐体及び該筐体に内包されたクロスフローファン（貫流ファン、以下クロスフローファンとのみ記載）の翼（ブレード、以下ブレードと記載する場合もある）と、送風機に隣接して設けた気流を導くケーシングの形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に貫流型送風機は空気調和機の送風機構としてよく用いられ、筐体と、筐体に内包されたクロスフローファンと、クロスフローファンに隣接して背面側に設けた気流を導くケーシングとクロスフローファンに隣接して前面側に設けた循環渦を定在化するスタビライザとで構成されている。【０００３】
このような空気調和機の送風機構として用いられるときは、その筐体は略直方体であることが多く、筐体を支持するための複数の剛性面と、空気の吹出口（以下、排気口とも記載する）を設けた少なくとも一つの吹出面、空気の吸込口（以下、吸気口とも記載する）を設けた少なくとも一つの吸込面とで構成され、面数の合計が６となるよう各面を設定する。【０００４】
この場合、筐体の剛性が高く荷重を安定して保持できることから、直方体の最大面積を有する面を剛性面とすることが多い。空気の吸込口は、吸気効率の面から出来る限り広い方が望ましい。このため、最大面積を有する剛体面に対向する面と、次に大きな面積を有する面の２つの面とを吸込面とすることが一般的である。また、通常は吸込口に格子状のグリルが設けられ、内部構造を隠すと共に、手先の侵入を防止する。【０００５】
なお、２番目に大きな面積を有するもう一つの面に空気の吹出口を設け、最小面積を有する２つの面は剛性面とすることが一般的である。このような貫流型送風機では、筐体の上面及び前面の空気の吸込口からの空気がフィルタや熱交換器などの損失体を通過しクロスフローファンへと流れ込み、クロスフローファン内部で全圧上昇し、その空気がケーシング側へ吹き出される。高風量が得られない場合には、クロスフローファンの回転数を上昇させる必要があり、結果として騒音の上昇につながる。【０００６】
そこで、リアガイダによるリアギャップとフロントガイダによるフロントギャップの位置関係、およびクロスフローファンの回転中心とリアギャップを結んだ線と、水平線とのなす角度を特定すると共に、フロントガイダの舌部の位置を特定することにより、騒音の発生を抑えると共に送風性能を高めることができるようにした空気調和機の発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００７】
また、両側の端板および中間部の支持板により、複数のブレードが保持された羽根車を複数個連結させてなるクロスフローファンにおいて、外周羽根角度Βｏ、内周羽根角度Βｉ、羽根枚数Ｚ、節弦比Τとした時に、高風量・高圧力で、かつ、低騒音となるためのクロスフローファン外周羽根角度Βｏと内側羽根角度Βｉと羽根枚数Ｚと節弦比Τとの関係を示した発明が開示されている（例えば、特許文献２参照）。【０００８】
さらに、クロスフローファンと、このクロスフローファンの吸込側流路と吹出側流路を分離するスタビライザとを有する空気調和機において、スタビライザにクロスフローファンの回転方向に延びて形成され、クロスフローファンとの対向面がクロスフローファンの回転方向へ向け徐々にクロスフローファン外周円との隙間が小さくなるように形成された舌部と、クロスフローファン外周円と舌部の隙間が最小となる舌部先端部にクロスフローファン内部へ向け突出して形成され、クロスフローファンとの最小隙間部となるファン軸方向に直交する断面形状が略三角形の突起部とを備え、突起部の舌部のクロスフローファン対向面からの突出高さＨｓが、クロスフローファン外周円と舌部のクロスフローファン対向面との最小隙間寸法Ｇ１に対し２５〜３５％とし、突起部の頂角が５０〜７５゜となるようにしたものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。【０００９】
しかし、上記従来の送風機はすべて、吸気口の面積をできる限り大きくとった場合についての発明であり、このような従来の送風機において、筐体上面及び前面に設けた空気の吸込口の幅をＡとし、クロスフローファンの直径をＤとし、クロスフローファンのサイズファクターδをδ＝Ａ／Ｄと定義した場合、筐体上面及び前面に設けた空気の吸込口の幅Ａがクロスフローファン半径Ｄに対して十分大きく、通常クロスフローファンのサイズファクターδが３〜４程度となり、クロスフローファンへの空気の流入に際して、過大な負圧や偏流が空気の吸込口から生じることが無く安定した送風ができる。【００１０】
ここで、筐体の前面は、美感において、需要者に与える影響が大きい。そのため、前面に吸気口を設けない構成が強く要望されている。また製品の小型化に対する要望も強く、クロスフローファンのサイズファクターδを小さくする必要がある。【００１１】
このような場合、上記従来の送風機の構成のまま吸気口を狭くすると、クロスフローファンへの空気の流入の際に、過大な負圧や偏流が生じることで流れが変容し、クロスフローファンの翼と気流の方向とのなす角度が大きくなる結果、翼の流体への運動量の伝達効率が低下し送風性能が低下すると共に圧力変動が増加し騒音も増大する。また、吸込口の狭小化の結果、クロスフローファンの翼から押し出される空気が吸込口側へと偏流しクロスフローファンの断面内の流れが不安定化する結果、気流がケーシング面法線方向に衝突して損失が増大する。本発明は、このような問題点を解決し、空気の吸込口が狭小な場合でも、高風量及び高圧力で、かつ、低騒音のクロスフローファンを備えた送風機を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−４０５４４号公報
【特許文献２】特開平６−３２３２９４号公報
【特許文献３】特開２００４−１５０７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、空気の吸込口の幅をＡとし、クロスフローファンの直径をＤとし、クロスフローファンのサイズファクターδをδ＝Ａ／Ｄと定義し、δ＝Ａ／Ｄが２以下であるような空気の吸込口が狭小な送風機であっても、クロスフローファンの翼の吸気効率に影響を与える外周羽根流入角を特定することで、騒音の発生を抑えると共に送風性能を高めることができるようにした送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る送風機は、吸気口及び排気口を有する筐体と、該筐体内に配置されたクロスフローファンと、クロスフローファンに対し背面側に設けられ、排気口の一部を構成するケーシングと、クロスフローファンに対し前面側に設けられ、ケーシングと対向し、排気口の一部を構成するスタビライザとを備えた送風機において、吸気口のクロスフローファンの回転軸と略直角をなす方向の最大吸気幅をＡ、クロスフローファンの直径をＤとしたときに、外周羽根流入角βが、β＝（Ａ／Ｄ）×γ（ラジアン）、ただしＡ／Ｄ≦２、かつ、０．４≧γ≧０．３で規定される関係を有するように構成してなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、空気の吸込口が狭小な場合でも、騒音の発生を抑えると共に送風性能を高めることができるような送風機を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１の送風機を備えた空気調和機の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１の送風機を備えた空気調和機の斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１の送風機に係るクロスフローファン周辺の拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１の送風機に係るクロスフローファンの１枚の翼を示した断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１の送風機に係る効率を百分率で示した図である。
【図６】この発明の実施の形態１の送風機における気流全圧分布図である。
【図７】この発明の実施の形態１の送風機における送風効率を示した図である。
【図８】この発明の実施の形態２の送風機に係るクロスフローファン周辺の拡大断面図である。
【図９】拡大面積比τを示すためのこの発明の実施の形態２の送風機に係るクロスフローファン周辺の拡大断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２の送風機に係る効率を百分率で示した図である。
【図１１】この発明の実施の形態２の送風機における気流全圧分布比較図である。
【図１２】この発明の実施の形態２の送風機における送風効率を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
次に、図面を用いて、この発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態１に係る送風機を備えた空気調和機の断面図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係る送風機を備えた空気調和機の斜視図である。図において、筐体１は、筐体の前部に位置し、筐体を支持する複数の剛性面の一つである前面パネル１ａと、前面パネル１ａと対向する位置に設けられた他の剛性面の一つである後面パネル１ｂと、筐体の上部に位置し、空気の吸込口４を設けた吸込面である上面パネル１ｃと、上面パネル１ｃと対向する位置に設けられ、空気の吹出口８を設けた吹出面である下面パネル１ｄと、筐体の側部に位置し、筐体を支持する複数の剛性面の一つである左右の側面パネル１ｅ及び１ｆとから構成される。
【００１９】
ファン回転方向へ向いた複数の翼（ブレード）を有するクロスフローファン２は、筐体１に内包して配置され、クロスフローファン２の吸込気流側にハ字状に配置した熱交換器３が設けられ、空気の吸込口４に設けられた吸い込みグリル５の隙間からフィルタ６を通して、外部から吸い込まれた空気の温度を制御する。ケーシング７は、下面パネル１ｄ側に向かうに従い拡大しながら、クロスフローファン２の略後面下流側に位置し熱交換器３で熱交換された空気を室内へ送風するための吹出口８へ向けた吹出側流路を構成する。スタビライザ９は、クロスフローファン２の略前面下部に近接対向して位置し、クロスフローファン２の吸込側流路と吹出側流路を分離する。なお、Ａは吸気口４のクロスフローファン２の回転軸と略直角をなす方向の最大吸気幅、Ｄはファン径を示す。
【００２０】
上記のように構成されたクロスフローファンを備えた送風機において、図１及び図２に示すように、前面パネル１ａはフィルタ６を取り外し可能とするために脱着可能に設置するが送風時においては図で示す位置に固定した状態である。送風機を運転する場合、クロスフローファン２は時計周りに回転し、クロスフローファン２が回転すると、空気の吸込口４に設けられた吸い込みグリル５の隙間から室内の空気を吸い込み、空気中の大きなホコリをフィルタ６で除去した後、熱交換器３を前面側と後面側とに分かれて通過する。熱交換器３を通過した空気は冷却または加熱され、その後クロスフローファン２に吸い込まれる。そしてクロスフローファン２からケーシング７の面に吹き出され空気は、筐体１の斜め下方に向いた吹出口８へ向け送られ室内に放出される。
【００２１】
図３は、この発明の実施の形態１の送風機に係るクロスフローファン周辺の拡大断面図である。また、図４は、この発明の実施の形態１の送風機に係るクロスフローファンの１枚の翼を示した断面図である。図３において、クロスフローファン２は複数枚、ここでは３５枚の翼１０によって構成され、翼１０の各々の間隔は、均等でも不均等でもランダムでもかまわないが、送風効率が良い構成とする必要がある。
【００２２】
図４において、Ｂの矢印は回転方向、Ｃの点線は翼外周側の軌跡、Ｅの点線は翼内周側の軌跡を示す。翼１０は、略円弧状の翼外側面１０ａと、略円弧状の翼内側面１０ｂとで構成され、その回転方向に翼内側面１０ｂが向くように配置する。このとき翼１０の先端側の軌跡である翼外周側の軌跡の翼１０の先端部における接線と、翼外側面１０ａがなす円弧の先端の点における接線とがなす角度を外周羽根流入角βとする。
【００２３】
図５は、この発明の実施の形態１の送風機において、吸気口４のクロスフローファン２の回転軸と略直角をなす方向の最大吸気幅をＡ、クロスフローファン２の直径をＤとしたときに、外周羽根流入角βが、β＝（Ａ／Ｄ）×γ（ラジアン）、ただしＡ／Ｄ≦２、とした場合の送風効率を増大させるγを実験計画法に基づく直交実験によって探索し、実施の形態の中でもっとも効率が高かった値に対する百分率で比較した結果を示した図である。図において、縦軸は性能比（％）、横軸はγの値を示す。ここで、Ｆは、この発明の実施の形態１の送風機における好適なγの範囲を示す。
【００２４】
実験計画法に基づく直交実験では、総当り実験に相当する実験を、複数因子を均等変化させて実験することで、効果の大きな因子のみを抽出する直交表による実験方法を実施する。直交実験によって得られる最適値の信頼性は、分散分析によって確認し、Ｆ検定を実施することでその危険率から統計的に裏付けられる。この発明の実施の形態１では、風路と翼の効率に寄与する形状の因子を、Ｌ１８直交表と呼ばれる８つの因子の分析を１８個の実験から実施し、４３７４通りの推定を行った。この方法によりγの最適値が０．４≧γ≧０．３の範囲になるように構成すればよいことを確認した。Ｆ検定から危険率を検証すると１％以下であり、９９％統計的に信頼しうることを確認した。
【００２５】
従来技術では、気流の流れに対しファンのブレードと流れが急角度をなし流体への運動量の伝達効率が低下することを防止する観点から、通常γ＝０．２８以下である。すなわち、（Ａ／Ｄ）が最小の１近傍を取ったとき、γ＝０．２８以下となるβは０．２８以下である。βは１６．１度以下である。外周羽根流入角βが２０未満となると、翼が流体への運動量の伝達が著しく低減し回転数を増加させなければならないため通常γ＝０．２８以下の送風機は構成しない。
【００２６】
また、γ＝０．４３以上である場合は、βが非常に大きな値をとるか、（Ａ／Ｄ）が非常に小さな値をとる場合であるが、仮に（Ａ／Ｄ）が最大値の２を取ったとき、γ＝０．４３以上となるβは０．８６ラジアン以上となり、外周羽根流入角βは４９．３度以上である。この場合、気流に対し、ファンのブレードとの角度が急角度をなし流体への運動量の伝達効率が低下する。
【００２７】
一方、（Ａ／Ｄ）が最小値を取るとき、仮に（Ａ／Ｄ）＝１であれば、吸気口の幅Ａとファン径Ｄが同一となる。一般に流体機械の風路幅は、縮流や拡大流による損失を避けるため一定であることが望ましく、このような観点から見ると吸気口の幅Ａはファン径Ｄの円周の長さの半分程度が望ましく、その値はＡ＝π（円周率≒３．１４）×Ｄ、すなわち（Ａ／Ｄ）＝πである。縮流や拡大流による損失は流速の２乗で増加するため、（Ａ／Ｄ）＝１とした場合には風路幅が一定である場合と比べπの２乗の損失（９．８７倍）となり機械として成立が困難である。従って、通常γ＝０．４３以上となるような送風機は存在しない。
【００２８】
図６は、この発明の実施の形態１の送風機において、例えば、δ＝Ａ／Ｄ＝１．７とし、β=δ×γ＝１．６７５×０．３＝０．５５（ラジアン）とした場合の気流全圧分布図を示す。図において、点線Ｇで囲まれた部分が送風の阻害された部位を示す。従来の送風機では、送風を阻害する定在渦がスタビライザ９とクロスフローファン２の中心軸を結ぶ領域から著しくケーシング７側に存在することで性能が低下していたが、本実施の形態では定在渦がスタビライザ９とクロスフローファン２の中心軸を結ぶ領域におよそ位置するよう変化し送風が阻害されない流れ場を形成できる。
【００２９】
図７はクロスフローファンの軸動力と流体エネルギーの関係を示し、傾きが大きいほど送風効率が高いことを示すものである。図において、縦軸は流体エネルギー（Ｗ）、横軸は軸動力（Ｗ）を示す。ここで、この発明の実施の形態１の送風機では、従来の送風機に比べ傾きが大きいことを示す。図６の流れ場の改善効果を実験によって確認した結果、従来技術に対して大きな送風効率を得ることが確認できる。ここで、同じ送風量を得る場合には回転数を低くすることができ、結果として騒音の改善にもつながることが確認できる。
【００３０】
この発明の実施の形態１に示すδ＝Ａ／Ｄが２以下であるような空気の吸込口４が狭小な送風機の構成において、クロスフローファン２の翼１０の外周羽根流入角βを好適な範囲で設定することで、クロスフローファン２の翼１０と気流の進行方向のなす角度を最適化し、結果、翼１０の流体への運動量の伝達効率及び送風性能が向上し、また、その結果入力エネルギーを押さえることが出来るため騒音や振動が低減する。この発明の実施の形態１では、空気調和機について説明したが、他の機器で熱交換器やフィルタを有しない送風機構を有するものであっても同等の効果が得られる。
実施の形態２．
前記実施の形態１では、空気の吸込口が狭小な場合に、騒音の発生を抑えると共に送風性能を高めることができるような送風機の構成を、外周羽根流入角βの範囲について規定することにより開示したが、この発明の実施の形態２では、上記送風機の構成をケーシングの拡大風路の曲線の開始部からの角度をθとしたとき、クロスフローファンの回転中心からの距離と角度とを基準とし定まる関数ｒ（θ）により規定する。
【００３１】
図８は、この発明の実施の形態２の送風機に係るクロスフローファン周辺の拡大断面図である。なお、この発明の実施の形態２の送風機を備えた空気調和機の構成及び動作については、前記実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００３２】
図８において、ケーシング７は、筐体１の後面パネル１ｂと一体、または、後面パネル１ｂに取り付けられる形で形成され、クロスフローファン２の気流吹出し部側に沿って気流を導風するように略曲線状に設けられている。ケーシング７の形状（風路を構成する曲線）を特定する場合、クロスフローファン２の回転中心からケーシング７の拡大風路の曲線の開始部までの距離をｒ０、クロスフローファン２の開始部からの中心角をθとしたとき、クロスフローファン２の回転中心からの距離と角度を基準として、関数ｒ（θ）＝ｒ０×ｅｘｐ（θ×ι）、ただしιは拡大面積比τに係る定数、により規定することができる。
【００３３】
図９は、拡大面積比τを示すためのこの発明の実施の形態２の送風機に係るクロスフローファン周辺の拡大断面図である。図において、拡大面積比τは、ケーシング７の拡大風路がなす曲線とクロスフローファン２の回転中心から開始部（ここで、開始部とは、ケーシング７の拡大風路の開始点を指し、クロスフローファン２の回転中心から空気の吸込口４方向に垂直な方向となす角度θ１が０≦θ１≦９０の任意の角度で規定され、クロスフローファン２の回転中心からの距離がｒ０となる部分である）とを結ぶ線分とクロスフローファン２の回転中心を基準としてクロスフローファン２の回転中心から開始部とを結ぶ線分となす角度が９０度となる直線が拡大風路曲線と交差する点とで囲まれた面積である拡大風路面積（Ａ１＋Ａ２）を、クロスフローファン２の回転中心から半径ｒ０とし、中心角９０度となる扇型の面積（Ａ２）で割った比率である。
【００３４】
すなわち、拡大面積比τは、拡大風路開始角度θ１、開始部からの角度がθとなるクロスフローファンの回転中心から空気の吸込口方向に垂直な方向となす角度θ２である領域における関数ｒ（θ）と円における扇形部分の積分値の比として求まり、一般的には、拡大面積比τ＝（ｅｘｐ（２×ι×θ２）−ｅｘｐ（２×ι×θ１））／（２×ι×（θ２−θ１））で示される。特にθ＝９０度とした場合には、拡大面積比τ＝（ｅｘｐ（２×ι×π／２）−ｅｘｐ（２×ι×０））／（２×ι×π／２）で示される。
【００３５】
ここで、流体機械の技術分野において、関数ｒ（θ）は対数らせんと呼ばれる一般的な風路形状を決定する関数である。関数ｒ（θ）は非圧縮で損失なしの流れを仮定した連続の式と、角運動量保存則を解くときの拡大風路における流れ角一定の性質から導出した流線の式により導かれる関数である。
【００３６】
ケーシング７の気流の導風と動圧の静圧への変換を好適なものへ調整するためには、ιの値によって曲線の拡大度を変化する必要がある。しかし、前述したとおり非圧縮で損失なしの流れをもとに解いた式から導出した曲線では、現実的に損失がある流体機械の流れにおいては流線が完全には一致せず、一部に直線を設けることもある。従って、この発明の実施の形態２の送風機では、ケーシング７の形状をｒ（θ）では規定せず、拡大風路の性質として第一義的に重要である風路の拡大面積比として規定する。
【００３７】
図１０は、この発明の実施の形態２の送風機において、クロスフローファン２との最接近部分を開始部とし、クロスフローファン２の回転中心から開始部までの距離をｒ０、クロスフローファン２の開始部からの回転中心角をθとしたとき、クロスフローファン２の回転中心からの距離と角度を基準として、関数ｒ（θ）＝ｒ０×ｅｘｐ（θ×ι）、ただしιは拡大面積比τに係る定数とした場合の送風効率を増大させるτを実験計画法に基づく直交実験によって探索し、実施の形態の中でもっとも効率が高かった値に対する百分率で比較した結果を示した図である。図において、図において、縦軸は性能比（％）、横軸はτの値を示す。ここで、Ｈは、この発明の実施の形態２の送風機における好適なτの範囲を示す。
【００３８】
実験計画法に基づく直交実験では、総当り実験に相当する実験を、複数因子を均等変化させて実験することで、効果の大きな因子のみを抽出する直交表による実験方法を実施する。直交実験によって得られる最適値の信頼性は、分散分析によって確認し、Ｆ検定を実施することでその危険率から統計的に裏付けられる。この発明の実施の形態２では、風路とケーシングの効率に寄与する形状の因子を、Ｌ１８直交表と呼ばれる８つの因子の分析を１８個の実験から実施し、４３７４通りの推定を行った。この方法により、τを導くためのιの最適値を確認したところ、０．２１≧ι≧０．２３の範囲になるように構成すればよいことが確認された。Ｆ検定から危険率を検証すると１％以下であり、９９％統計的に信頼しうることを確認した。
【００３９】
上記ιの結果を元に送風効率を増大させる拡大面積比τの範囲について実験計画法に基づく直交実験を根拠とし、効率を百分率で比較した結果、従来技術では、ι＝０．２あるいは０．３程度であるため、τは、１．３９又は１．６６であり、この発明の実施の形態２の送風機の６０％程度の効率しか得られない。一方、この発明の実施の形態２の送風機では、拡大面積比τを１．４１６≧τ≧１．４６６の範囲とすることで、従来技術に対して大きな送風効率を得ることができ、同じ送風量を得る場合には回転数を低くすることで、結果として騒音の改善にもつながることができる。
【００４０】
図１１は、この発明の実施の形態２の送風機において、δ＝Ａ／Ｄ＝１．７とし、ι=０．２１とした場合の気流全圧分布比較図を示す。図において、（ａ）がこの発明の実施の形態２の送風機の気流全圧分布を示し、（ｂ）が従来技術の送風機の気流全圧分布を示す。従来技術では、クロスフローファン２から吹出した気流がケーシング７に沿うように流れが生じ、壁面での粘性損失によって大きく効率が低下するが、この発明の実施の形態２の送風機の構成では、気流がケーシング７とスタビライザ９との回転中心に最速部を持った損失の少ないポワズイユ流れに近い速度分布となり送風効率が改善する。
【００４１】
図１２はクロスフローファン２の軸動力と流体エネルギーの関係を示し、傾きが大きいほど送風効率が高いことを示すものである。図において、縦軸は流体エネルギー（Ｗ）、横軸は軸動力（Ｗ）を示す。ここで、この発明の実施の形態２の送風機では、従来の送風機に比べ傾きが大きいことを示す。図１１の流れ場の改善効果を実験によって確認した結果、従来技術に対して大きな送風効率を得ることが確認できる。ここで、同じ送風量を得る場合には回転数を低くすることができ、結果として騒音の改善にもつながることが確認できる。
【００４２】
上記実施の形態では、ケーシング７の曲線を対数螺旋とすることを中心に説明したが、本質的には風路の拡大率が重要であり、曲線は対数螺旋に限らず、直線区間を有するものであってもよい。風路の拡大開始部から９０度をなす範囲においてクロスフローファン２の直径Ｄに対する拡大面積比τの好適な範囲を分析する。
【００４３】
この発明の実施の形態２に示す送風機の構成により、ケーシング拡大曲線を好適な範囲で設定することができ、クロスフローファン翼から吐き出された気流がケーシングへ衝突して損失となることが避けられ、クロスフローファンによって伝達された流体の運動量が損なわれず送風性能が向上し、また、その結果入力エネルギーを押さえることが出来るため騒音や振動が低減する。この発明の実施の形態２では送風機を備えた空気調和機について説明したが、熱交換器やフィルタを有しない送風機であっても同等の効果を有する。
【符号の説明】
【００４４】
１  筐体、１ａ  前面パネル、１ｂ  後面パネル、１ｃ  上面パネル、１ｄ  下面パネル、１ｅ  左側面パネル、１ｆ  右側面パネル、２  クロスフローファン、３  熱交換器、４  吸込口、５  グリル、６  フィルタ、７  ケーシング、８  吹出口、９  スタビライザ、１０  翼、１０ａ  翼外側面、１０ｂ  翼内側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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